欧盟组合式空调机组性能检测方法分析

卢智斌 尚明言 陈信勇

（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519070）

引言

组合式空调机组在欧盟市场没有ERP性能强制认证的法规，但是在竞争激烈的商用空调销售市场，制造商通常选择一些在当地认可度较高的第三方认证机构或者行业协会申请自愿性认证，以助力于制造商的产品在销售市场中脱颖而出，而EUROVENT是欧盟市场上权威性较高行业协会之一，本文以EUROVENT行业协会的认证要求对此类产品的检测认证方法展开研究。按EUROVENT的TCR[1]文件要求，此类产品分实体组件（Real Unit）性能和箱体（Model Box）机械性能两方面的测试。

1 实体组件（Real Unit）性能测试

实体组件为组合式空调机组的功能组件，包括风机、空气过滤、能量回收、热交换等组件，依据检测标准EN13053[2]对各种功能段进行测试。其中，EUROVENT认证针对实体组件的输出风量、机外静压、消耗功率、制冷能力、制热能力、热回收效率以及噪音进行评估。

1.1 风量-压力-功率测试

使用风室或风道方法测试，安装类型采用B（自由进口，风管出口）、C（风管进口，自由出口）或D（风管进口，风管出口）方式，具体测试方法按ISO 5801:2007[4]要求进行。需要分别在送风侧测试3个风量点（名义风量、名义风量±5 %），新风侧测试1个风量点。记录风量、总风机压力、机外静压、过滤网初始压降、风机转速、输入功率等数据。测试进行时，只打开测试侧的风道，其它的风道需要关闭。最终的测试结果需修正为标准空气（空气密度为1.2 kg/m3）的风量。

由于测试进行时，过滤网是洁净的初始状态，因此测试外部静压（ESP）需要按修正的滤网设计压降和测试初始压降计算实际的可用外部静压（ASP）。

修正滤网设计压降=（宣称滤网最终压降+测试初始压降）/2

可用外部静压（ASP）=测试外部静压（ESP）-（修正滤网设计压降-测试初始压降）

对于使用变频风机的机组，测试时须根据制造商提供的测试方法调整风机转速与风阀，使机组输出风量达到其宣称值，此时若实测的可用机外静压和输入功率在标准容差范围内，测试即符合要求。

对于使用定频风机的机组，则以额定转速运行，测试过程以调整风阀使风量达到宣称值，此时对应的可用机外静压和输入功率在容差范围内，测试即符合要求。

测试容差：可用机外静压不小于 -4 %或-15 Pa取较大值，输入功率不超过 +3 %[1]。

1.2 制冷和制热能力测试

EUROVENT的认证要求制冷和制热能力都需要分别在2个不同的环境工况下测试。第一个工况为设计工况（见下），第二个工况为EUROVENT从制造商的选型软件中随机抽取1个环境工况。测试时使用的风量和水流量为制造商的宣称值。

制冷：空气进风温度：27 ℃，空气进风相对湿度：47 % RH，水侧进水温度：7 ℃，水流量：制造商的宣称值。

制热：空气进口温度：10 ℃，水侧进水温度：60 ℃，水流量：制造商的宣称值。

测试容差：制冷和制热能力不小于 -2 %，水压降不大于+10 %或+2 kPa中较大值。

1.3 热回收效率测试

常见的热回收系统有循环式盘管、旋转式热交换器和板式换热器三种系统，EUROVENT对各种系统测试要求要参考对应热回收部件标准[5-7]。热回收测试应在干燥工况下温差至少为20 K的环境下进行，新风侧进口温度不应低于5 ℃，只测试一个工况点，新风侧风量应等于抽风侧设计风量。

根据标准EN13053要求，热回收测试方法须参考标准EN 308[8]。热回收效率ηt计算公式为：

式中：

t22—新风侧出风温度；

t21—新风侧进风温度；

t11—抽风侧进风温度。

测试点和连接方式按图1进行，分别测试热回收装置新风侧和抽风侧的进风温度、出风温度、进风静压、出风静压、风量参数，并计算新风侧和抽风侧压降。按EN 308要求在与机组相连的每条风道中分别布置一个温度测量平面，测量在风道横截面上的五个点处的空气温度（具体测试位置见EN 308），以确认风道内的温度是否分布均匀。注意按照标准EN 308的要求，新风侧和抽风侧热平衡比要在±5 %以内，该测试结果才有效。

图1 热回收装置测试连接图[8]

测试容差：热回收效率不小于 -3 %，热回收空气侧压降不大于 +10 %或+15 Pa，取较大值。

1.4 噪声测试

需对机组的进入、流出风管和箱体分别产生的噪声进行测试。风管噪声可使用混响室测试法、空旷地测试法或声密度测试法三种方法进行测试，需分别测试 125 Hz、250 Hz、500 Hz、1 000 Hz、2 000 Hz、4 000 Hz、8 000 Hz频率下的声功率值。测试噪音时，机组只开启送风侧风机，在名义工况（20 ℃）下运行，进风口（或出风口）为自由进风，出风口（或进风口）需安装长度至少为出风口（或进风口）直径长度的风管，具体安装例子见图2。低频率的风管末端噪声按标准EN 12102进行修正。

图2 进出风管噪音测试[1]

箱体噪声测试同样可使用混响室测试法、空旷地测试法或声密度测试法三种方法，机组只开启送风侧风机，在名义工况（20 ℃）下运行，进风口和出风口需安装风管测试，具体安装例子见图3。

图3 箱体噪音测试[1]

2 箱体（model box）机械性能测试

箱体测试标准为EN 1886[3]，测试样机要求不少于2个功能段组成，高度和宽度尺寸在0.9～1.4 m之间，总的箱体表面积在10～30 m2之间，并安装过滤器框架（无过滤介质）。如果样机需要实验室现场进行拼接和安装，则要求箱体上使用的所有材料、安装工艺、安装方法等都必须与实体组件相同，不能增加额外的密封，比如额外打胶、额外增加紧固组件等方法都是不允许的。

2.1 机械强度测试

按标准EN 1886要求，机械强度共分为D1、D2、D3等级，具体划分见表1，测试压力见表2。

表1 外壳等级界定

表2 机械强度测试条件

组合式空调机组在标准测试工况下运行时，挠度的测试精度为±0.5 mm。例如，图4中，X′X″是R′S′的挠度测量值，XX″是PQ的挠度测量值。需要注意是X′X″是面板抗变形能力的扰度，XX″是框架和面板抗变形能力的扰度，RR′和SS′是框架抗变形能力的扰度。

图4 机械强度测试[2]

2.2 外壳气密性测试

外壳气密性分别在-400 Pa和+700 Pa两种不同的机外静压下进行测试，最大泄漏率等级见表3和表4。

表3 -400 Pa测试压力下的外壳气密性等级

表4 +700 Pa测试压力下的外壳气密性等级

如果机组实际测试压力偏离了标准测试压力-400 Pa和700 Pa，则需按如公式（2）修正为-400 Pa和700 Pa压力下的泄漏率：

式中：

fm—指实际测试压力下的泄漏率；

f400和f700—指修正到400和700 Pa压力下的泄漏率。

测试箱体在进出口两端预先开好进风口，使用工装给箱体进行加压和抽压，在标准测试压力-400 Pa和+700 Pa下达到压力稳定时记录实测风量数据，该数据即为箱体的漏风量（漏风量除以外壳总面积则为箱体的漏风率）。

漏风量的影响主要来自于操作门、框架和面板间的缝隙等需要衔接的地方，因此箱体的组装工艺和箱体密封制造工艺非常重要。另外还须注意测试样机在物流运输过程要有充分的保护。在测试样机的组装时必须注意功能段的组装是否符合制造商的设计要求，发现有箱体损坏的地方须进行修补，否则将导致测试漏风量变大。

2.3 过滤器旁通泄漏率测试

过滤器旁通泄漏率分别在-400 Pa和+400 Pa下测试，不同的过滤器等级对应的最大泄漏率见表5，不同类型的机组使用的空气流速按表6设置。实验室应使用制造商提供的封板以代替过滤器进行测试，封板必须与过滤器的形状，尺寸和表面质量完全相同。

表5 ±400 Pa测试压力下，可允许的过滤器旁通泄漏率

表6 不同类型机组的过滤段的空气流速

在测试正压时，首先使用封板测试总漏风量（包括外壳漏风量+过滤器旁通漏风量），然后完全密封过滤器组件，再测试外壳漏风量，见图5，由于外壳漏风量是不经过过滤器而直接进入风道，因此过滤器漏风量=总漏风量-外壳漏风量。

图5 正压时测试总漏风量[3]

测试负压时直接测试总漏风量即可（外壳漏风量也属于未过滤空气）。封板（代替过滤器）设计时，需要注意封板的结构与安装方向，确保施加正压和负压时，封板是被吸向过滤器框架增强密封性。否则，封板将受压被顶开，导致过滤器旁通泄漏率测试增大。

2.4 热传递和热电桥测试

测试热传递需在组合式空调机组内外温差稳定在至少在20 ℃以上的情况下进行测试，用以下公式计算得出表7对应热传递等级。

表7 组合式空调机组外壳热传递值等级

式中：

Pel—电加热器和环流风机的电源输入功率；

A—外表面面积；

Δtair—箱体内/外空气的温差Δtair=ti−ta；

ti—内部空气温度平均值；

ta—外部空气温度平均值。

测试中，当内外温度的平均温差稳定为20 ℃时，建立外表面上任意点与内部空气温度平均值的最小温差。最小温差与箱体内/外空气的温差比值为热电桥系数，用以下公式计算得出表8对应热电桥等级。

表8 外壳的热电桥系数等级

式中：

Δtmin—最小温差Δtmin=ti−tsmax；

tsmax—箱体外表面最高温度。

测试时箱体内必须包含以下装置：

1）一个或多个电加热器，从外部进行控制。

2）一个或多个环流风机，总的自由风量效果等于每小时换气100～110次，使内部各测量点之间的空气温差不大于2 K，机组内的测试装置不能影响外壳的热传递。箱体必须沿长度方向等分为三个测量段。

3）在箱体内必须放置16个温度测量装置，如图6，每个测量段的各个角落都放置一个温度测量点。测量点每离侧板100 mm就需放置一个。箱体内外所使用的所有温度测量装置都必须防止热辐射。在距离箱体四侧，顶面和底面各0.25 m的地方测量外部气温。

图6 箱体热传递测试电加热器位置[3]

采用稳定的电源给加热器和风机上电，在内部平均气温的测量值达到稳态之前，保持电压不变。30 min内，测量装置（内部和外部平均温度）所产生的标准偏差不能超过1 K。

测量过程中，内部测量点的温差不能超过2 K，或内部区域内三个平均温度测量值的温差不能超过0.5 K，外部测量点的温差不能超过0.5 K。

在稳定的测试条件下，采用每个测试段的8个测试点的平均内部温度和最大外部温度，计算热电桥系数Kb，且计算每个区域的最小热电桥系数Kb。用于确定温度等级的Kb值为三段中的最小值。表面温度测量装置的直径必须是7～9 mm，可用红外线测量方法帮助确定箱体外部最高温度位置，再用热电偶测量该位置温度。

2.5 外壳隔音测试

测试方法为ISO 11546-2所述的人造声源测试方法，且测试过程必须符合ISO 3744[9]或ISO 3743[10,11]。测试箱体内，在连续两处安装声源，声源不应对地面造成振动。声源离各侧箱壁的位置不能小于0.2×d，其中，d指箱体最小内部尺寸。

将声源放置在箱体的第一个位置处。如ISO 3744或ISO 3743所述，根据包络面方法在指定的扩音器位置测量箱体内倍频段在125～8 000 Hz范围内的倍频声压级，计算对数平均声压级。然后，将声源移动到第二个位置处，重复测试获得第二个对数平均声压级。2次测试值需用背景噪音系数进行修正，见以下公式。根据2次测量值（每个倍频段）的算术平均值，计算箱体声源的平均声压级。

式中：

第三步，拆除箱体，将声源安装在箱体位置中心，测量声源平均声压级。扩音器的位置与前两组测试相同，需用背景噪音系数进行修正。

最后结果使用声源平均声压级减去箱体平均声压级。

3 结语

欧盟组合式空调机组的测试评估项目较多，为避免测试过程中偏离机组的设计性能，测试需要注意以下几点：

1）测试结果允差较小，设计宣称值须考虑生产导致的一致性偏差；

2）样机在物流运输过程中要要做好充分的保护，以防止样机的变形损坏对测试结果造成影响；

3）对选型软件计算结果准确性要求高，在编制选型软件过程中需结合较多的测试数据进行校正，否则测试将会较容易出现不合格情况；

4）箱体的机械性能测试结果没有容差（除外壳隔音），实测结果必须达到列名对应的等级，否则将进行复测或下标等级。